電網電壓報警器畢業設計精品(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 電壓通過滑動變阻器分壓獲得。 報警電路 類型 電容濾波 電感濾波 RCπ形濾波 LCπ性濾波 LCr形濾波 接法 +C1RL RLL R+C1 +C2RL +C1 +C2RLL +C1RLL U0 ≈ ≈ ≈ RLRRL? ≈ ≈ 二極管沖擊電流 大 小 大 大 小 帶負載能力 差 強 差 差 強 適用場合 小電流 大電流 小電流 小電流 大電流或小電流 其他特點 電路簡單 電感較笨重 成本高 脈動成分減少、但電 阻上有直流壓降 脈動成分減少但電感較笨重、成本高 脈動成分減少、適用性較強但也需要電感 xx 大學本科 畢業設計（論文） 9 方案一： 本設計要求超壓報警使用“嘀嘟??”聲，欠壓報警使用“嘀 —— 嘀??”聲。實現這兩種聲音報警有多種方法，最為常用的是在網上購買成品的音樂 IC。 方案二： 采用 555 作為發聲電路的核心。由于兩種聲音均需兩塊 555 構成，故選用一片內含兩塊 555 電路的 NE556 芯片。為了節約成本，將兩種聲音發生電路整合到一起，使用比較電路輸出的信號作為控制兩種聲音切換 本設計中采用方案二，考慮到網上購買，從經濟上是不允許的，但成品有個優點是穩定性高，方便 . 仿真部分方案 Multisim 介紹 Multisim 本是加拿大圖像交互技術公司（ Interactive Image Technoligics 簡稱IIT 公司 )推出的以 Windows 為基礎的仿真工具，被美國 NI 公司收購后，更名為NI .Multisim ，而 是其（即 NI， National Instruments）最新推出的 .Multisim最新版本。 目前美國 NI公司的 EWB 的包含有電路仿真設計的模塊 .Multisim、 PCB設計軟件Ultiboard、布線引擎 Ultiroute 及通信電路分析與設計模塊 Commsim 4 個部分，能完成從電路的仿真設計到電路版圖生成的全過程。 .Multisim、 Ultiboard、 Ultiroute 及Commsim 4個部分相互獨立，可以分別使用。 .Multisim、 Ultiboard、 Ultiroute及 Commsim 4個部分有增強專業版（ Power Professional）、專業版（ Professional）、個人版（ Personal）、教育版（ Education）、學生版（ Student）和演示版（ Demo）等多個版本，各版本的功能和價格有著明顯的差異。 NI .Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現了“軟件即元器件”、“ 軟件即儀器”。 NI .Multisim 10 是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。 NI .Multisim 10 的元器件庫提供數千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數可以從生產廠商的產品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設計中使用。 NI .Multisim 10 的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、函數信號發生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換 器、失真儀、頻譜分析儀和網絡分析儀等。 NI .Multisim 10 具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態分析和穩態分析、 時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離xx 大學本科 畢業設計（論文） 10 散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設計人員分析電路的性能。 NI .Multisim 10 可以設計、測試和演示各種電子電路，包括電工學、模擬電路、數字電路、射頻電路及微控制器和接口電路等。可以對被仿真的電路中的元器件設置各種故障，如開路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同 故障情況下的電路工作狀況。在進行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數據，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態、顯示波形和具體數據等。 NI .Multisim 10 有豐富的 Help 功能，其 Help 系統不僅包括軟件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解說， Help 中這種元器件功能解說有利于使用 EWB 進行CAI 教學。另外， NI .Multisim10 還提供了與國內外流行的印刷電路板設計自動化軟件Protel 及電路仿真軟件 PSpice 之間的文件接口，也能通過 Windows 的剪貼板把 電路圖送往文字處理系統中進行編輯排版。支持 VHDL 和 Verilog HDL 語言的電路仿真與設計。 在實際的電子產品原理圖研發過程中，對于原理圖的正確性可以使用專業的仿真軟件來實施，其中 Multism 是一款非常優秀的仿真軟件。 Multism10 屬于新一代的電子工作平臺（ Electronics Workbench） ,是一種在電子技術界廣泛應用的優秀的計算機仿真軟件， Multism10 被稱為為電子工作人員的“計算機里的電子實驗室”。 multism 8 的試驗區就好像是一塊“面包板”，在上面可以建立各種電路進行 仿真實驗。軟件提供了 13000 多種的常用元器件庫（包括常見 3D 元器件），用戶設計和實驗時可以任意調用。更為方便的是 Multism10 還允許用戶對元器件的屬性進行自定義，也可以講子電路作為一個元件使用。同時軟件還提供了 19 種常見儀表，用戶可以根據設計的需求任意調用。儀表中的安捷倫萬用表、安捷倫示波器、泰克示波器等仿實物儀表，使得虛擬電子平臺與實際的實驗平臺更加接近。 Multism10 還提供了 19 種對電路不同的分析方法，包括對電路基本參數的分析、電路特性的分析、電路結果誤差的分析，還可以進行參數掃描、溫度掃描、 極零點等其他參量進行分析。這使得 Multism10 甚至有優于實際電子平臺的地方。 總體而言， Multism10 使得工程技術人員有了一個采集到模擬，再到測試及運用的緊密集成、終端對終端的電子設計的解決方案 Multism10 包含了 Ultiboard10,工程技術人員可以順利應用在一個軟件有效的完成電子工程項目從最初的概念建模到最終的成品的全過程，形成一個集成的開發環境（ IDE），與以往的版本以及其它電子仿真軟件比較， Multism10 有以下的特點。 介紹 Proteus 軟件 是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 （該軟件 中國 總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外 圍器件的工具。雖然目前xx 大學本科 畢業設計（論文） 11 國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發應用的科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持 8051 、 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年又增加了 Cortex和 DSP 系列處理器，并持續增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB 等多種 編譯器 。 由于 proteus 主要針對微處理器，本次設計選擇 Multism 軟件。 xx 大學本科 畢業設計（論文） 12 第 3 章 電網電壓異常報警器設計功能分析 電壓模塊的設計 由于我們在這次設計中需要將交流電變為直流，利用二極管的單向導電性，將交流電變換為單向脈動的直流電的電路，也就是我們平常所說得整流電路。在這里我們采用單向還是三相呢，由于只用到了其中一相，即采用單向整流。我們常見的有單相半波、全波和橋式整流電路。鑒于本次設計的功率比較小，我們采用了單向整流。得到 2圖 T111V~220VD4整流橋 220uFC1Vin VoutGND7805220uFC3Vin VoutGND7812GNDC247nFC447nF 圖 由于本次設計用到了 555 芯片，它的供電電壓為 5V ,用到了穩壓器 7805，輸出為5V。 基準電壓電 路，我們需 12V，通過 7812 單向整流的輸出電壓降為 12V 濾波電路： 經單向整流輸出電壓，除了含有直流分量外，還含有較大的諧波分量，這些諧波分量就是我們所說得紋波，故其輸出電壓中紋波也是比較大的。所以我們需采用濾波電路，其作用是濾去整流輸出中的交流分量，即減少紋波，以便得到較平滑的直流輸出。 二極管的選擇：此次設計變壓的二次電壓 u2 為 11v，我們假設輸出的直流電流I0 =110mA 由整流橋的輸出電壓 u0 與變壓器的二次電壓關系為 u0 =(~)u2 ，我們取 u0 = ， u0 =,變壓器的變比為 K=u1 /u2 =220V/11V=20 在橋式整流電容濾波電路中，流過變壓器的二次繞組的電流是非正弦波，其有效值可按下面的公式計算 I2 =(~2)I0 取 I2 =2I0 ，得變壓器二次繞組的電流有效值為 I2 =2I0 =2*110=220 毫安 流過二極管的平均電流為 xx 大學本科 畢業設計（論文） 13 Id =I0 /2=55 毫安 二極管的最大反向電壓為 Udrm =*U2 = 因此可選 2CZ53B 硅整流二極管，其允許的最大整流電流為 300 毫安， 最大反向工作電壓為 50V ,均有較大的裕量；也可選用最大整流電流為 200 毫安、最高反向工作電壓為 50V的 QL3全橋硅堆。 電容的選擇 Td =RL C=(3~5)T/2 取 Td =2T,得電容容量為 C=2T/RL =2*1/f/(U0 /I0 )=220uF Ucm =*U2 = 可選容量為 220 uF 、 耐壓為 25 V 的電解電容 采樣及比較電路的設計 根據論證結果，電網電壓采樣通過電阻的分壓獲得，并采用一片 LM324 為核心及相關元器件構成比較電路。 LM324 十四運放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源公用外四組運放相互獨立。 每一組運算放大器可用圖中所示的符號來表示，它有 5 個引腳，其中 “+”“”為兩個信號輸入端， “v+”， “v”為正，負電源端， “Uo”為輸出端。兩個信號輸入端中 Vi （ ）為反向輸入端，表示運放輸入端 Vo 的信 號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號相位相同。 LM324 的引腳排列見下圖： +_V i V i +U+UU0 圖 xx 大學本科 畢業設計（論文） 14 LM324 管腳圖 : 圖 由電網采樣到的電壓分別與上下限基準電壓比較，高于上限則給超壓報警電路一個信號輸出，反之，低于下限則給欠壓報警電路一個信號輸出。上下限的基準電壓 可由下列公式計算得到： U上＝電網電壓上限 分壓比； U下＝電網電壓下限 分壓比。 分壓比是指正常電網電壓下采樣電壓與正常電網電壓的比值。我們的設計中，電網電壓上限為 250V，下限為 190V，我們設定正常電網電壓下采樣電壓為 3V，代入上述公式得 : U上限 =； U下限 =。 比較電路如下： xx 大學本科 畢業設計（論文） 15 R11 0 k 166。184。R23 0 k 166。184。R31 0 0 k 166。184。K e y = A23%R41 0 0 k 166。184。K e y = A29%R51 0 0 k 166。184。K e y = A50%U 5 BL M 3 2 4 A D上限比較561147U 4 BL M 3 2 4 A D下限比較56114740153002V C C12VV C C0